IMS技術(shù)概念詳解

IMS技術(shù)概念　　

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統(tǒng),是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務(wù)的需求。目前，IMS被認為是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也是解決移動與固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式。但是，目前全球IMS網(wǎng)絡(luò)多數(shù)處于初級階段，應(yīng)用方式也處于業(yè)界探討當(dāng)中。

1.2、IMS的定位

　　IMS在3GPPRelease 5版本中提出，是對IP多媒體業(yè)務(wù)進行控制的網(wǎng)絡(luò)核心層邏輯功能實體的總稱。3GPP R5主要定義IMS的核心結(jié)構(gòu)，網(wǎng)元功能、接口和流程等內(nèi)容：R6版本增加了部分IMS業(yè)務(wù)特性、IMS與其他網(wǎng)絡(luò)的互通規(guī)范和無線局域網(wǎng)（WLAN）接入特性等；R7版本加強了對固定、移動融合的標準化制訂，要求IMS支持數(shù)字用戶線（xDSL）、電纜調(diào)制解調(diào)器等固定接入方式。 　　軟交換技術(shù)從1998年就開始出現(xiàn)并且已經(jīng)歷了實驗、商用等多個發(fā)展階段，目前已比較成熟。全球范圍早已有多家電信運營商開展了軟交換試驗，發(fā)展至今，軟交換技術(shù)已經(jīng)具備了替代電路交換機的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務(wù)能力。在軟交換技術(shù)已發(fā)展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又該如何發(fā)展和定位呢?首先需要對IMS和軟交換進行較為全面的比較和分析。 　　如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議都是相似或者完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至是可以通用的。 　　IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面。 　?。?）在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，IMS更進一步的實現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分離； 　?。?）IMS起源于移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫——歸屬用戶服務(wù)器（HSS），用于用戶鑒權(quán)和保護用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則； 　?。?）IMS全部采用會話初始協(xié)議（SIP）作為呼叫控制和業(yè)務(wù)控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協(xié)議的一種，更多的使用媒體網(wǎng)關(guān)協(xié)議（MGCP）和H.248協(xié)議。 　　總體來講，IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控制的特點，使得其與具體的接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術(shù)與承載媒體無關(guān)的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，從而使得IMS的應(yīng)用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定領(lǐng)域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可以支持移動性管理并且具有一定的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障機制，因此IMS技術(shù)相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。

1.3、IMS的發(fā)展與應(yīng)用

　　1.3.1、IMS標準的發(fā)展 　　對IMS進行標準化的國際標準組織主要有3GPP和高級網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議（TISPAN）。3GPP側(cè)重于從移動的角度對IMS進行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來完善。 　　3GPP對IMS的標準化是按照R5版本、R6版本、R7版本……這個過程來發(fā)布的，IMS首次提出是在R5版本中，然后在R6、R7版本中進一步完善。R5版本主要側(cè)重于對IMS基本結(jié)構(gòu)、功能實體及實體間的流程方面的研究；而R6版本主要是側(cè)重于IMS和外部網(wǎng)絡(luò)的互通能力以及IMS對各種業(yè)務(wù)的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變，只是在業(yè)務(wù)能力上有所增加。在R5的基礎(chǔ)上增加了部分業(yè)務(wù)特性，網(wǎng)絡(luò)互通規(guī)范以及無線局域網(wǎng)接入特性等，其主要目的是促使IMS成為一個真正的可運營的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。R7階段更多的考慮了固定方面的特性要求，加強了對固定、移動融合的標準化制訂。R5版本和R6版本分別在2002年和2005年被凍結(jié)，而R7版本也即將凍結(jié)。 　　在TISPAN定義的NGN體系架構(gòu)中，IMS是業(yè)務(wù)部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心規(guī)范的基礎(chǔ)上對功能實體和協(xié)議進行擴展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分階段發(fā)布不同版本。目前，TISPAN已經(jīng)發(fā)布了R1版本相關(guān)規(guī)范，從固定的角度向3GPP提出對IMS的修改建議；R2版本目前還處于需求分析階段。 　　TISPAN在許多文檔中都直接應(yīng)用了3GPP的相關(guān)文檔內(nèi)容，而3GPPR7版本中的很多內(nèi)容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基礎(chǔ)上形成的，所以一方對文檔內(nèi)容的修改都將直接影響另一方。此外，部分先進的運營商（如德國電信、英國電信和法國電信）已經(jīng)明確了未來網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的戰(zhàn)略目標，并開始特別關(guān)注基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合研究。各大設(shè)備廠商也加大了對IMS在固網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的研究，正積極參與并大力推進基于IMS的NGN的標準化工作。因此各個標準之間的協(xié)調(diào)一致的問題還需要進一步探討。 　　1.3.2、IMS的主要應(yīng)用 　　1.3.2.1、IP媒體業(yè)務(wù)類型 　　IMS是一個在分組域（PS）上的多媒體控制/呼叫控制平臺，IMS使得PS具有電路域（CS）的部分功能，支持會話類和非會話類的多媒體業(yè)務(wù)。IMS為未來的多媒體應(yīng)用提供了一個通用的業(yè)務(wù)平臺，典型的業(yè)務(wù)如呈現(xiàn)、消息、會議、一鍵通等等。將不同的業(yè)務(wù)進行分組可以得到以下一些類型。 　?。?）信息類業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)對用戶來講已經(jīng)非常熟悉，而且目前為運營商帶來了良好的收益，IMS的信息類業(yè)務(wù)將帶給用戶更多的選擇，在享用這些信息類業(yè)務(wù)的同時，用戶可以隨心所欲而且費用低廉的使用其他媒介，比如視頻和聲音等，同時可以靈活的選用實時業(yè)務(wù)或非實時業(yè)務(wù)進行溝通。 　?。?）多媒體呼叫話音業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)可以給用戶在原有的話音業(yè)務(wù)操作和應(yīng)用上帶來全新的體驗。 　?。?）增強型呼叫管理，可以實現(xiàn)讓用戶自己來控制業(yè)務(wù)，讓用戶的溝通更加靈活。 　　（4）群組業(yè)務(wù)，將不同的通信媒介聚合起來，為用戶提供新的業(yè)務(wù)體驗，而且IMS還可以對業(yè)務(wù)進行新的開發(fā)和組合；突破傳統(tǒng)的一對一的通信方式限制，可以提供基于群組的通信方式。 　?。?）信息共享，常見的郵件攜帶附件的溝通模式可以完成部分的信息共享功能，但是在許多情況下顯得不夠靈活，所以實時在線的信息共享通信應(yīng)運而生，多個用戶可以實時處理同一個數(shù)據(jù)文件。 　?。?）在線娛樂，移動終端可以直接和信息資源互聯(lián)，IMS方式可以更好地呈現(xiàn)信息的更新和溝通，并可以隨著用戶需求的增長對信息進行必要的過濾；對于用戶的在線游戲，IMS可以為用戶提供從單機游戲到多用戶在線參與的在線娛樂方式，同時用戶還可以采用多種多媒體來溝通交流。 　　1.3.2.2、IMS的主要應(yīng)用 　　　隨著IMS技術(shù)和產(chǎn)品的逐漸成熟，已經(jīng)有一些運營商開始了IMS的商用，還有一些運營商在進行相關(guān)的測試。從目前的商用和測試情況看，移動運營商已經(jīng)開始商用，而固網(wǎng)運營商還主要處于試驗階段。綜合考慮，IMS的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面。 　　首先是在移動網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，這類應(yīng)用是移動運營商為了豐富移動網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)而開展的，主要是在移動網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上用IMS來提供PoC、即時消息、視頻共享等多媒體增值業(yè)務(wù)。應(yīng)用重點集中在給企業(yè)客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業(yè)務(wù)。 　　其次是固定運營商出于網(wǎng)絡(luò)演進和業(yè)務(wù)的需要，通過IMS為企業(yè)用戶提供融合的企業(yè)的應(yīng)用（IPCENTREX業(yè)務(wù)），以及向固定寬帶用戶（例如ADSL用戶）提供VoIP應(yīng)用。 　　第三種典型的應(yīng)用是融合的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在WLAN和3G的融合，以實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在這種方式下，用戶擁有一個WLAN/WCDMA的雙模終端，在WLAN的覆蓋區(qū)內(nèi)，一般優(yōu)先使用WLAN接入，因為這種方式用戶使用業(yè)務(wù)的資費更低，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬更充足。當(dāng)離開WLAN的覆蓋區(qū)后，終端自動切換到WCDMA網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)語音在WLAN和WCDMA之間的連續(xù)性。目前，這種方案的商用較少，但是許多運營商都在進行測試。 　　在IMS中全部采用SIP協(xié)議，雖然SIP也可以實現(xiàn)最基本的VoIP，但是這種協(xié)議在多媒體應(yīng)用中所展現(xiàn)出來的優(yōu)勢表明，它天生就是為多媒體業(yè)務(wù)而生的。由于SIP協(xié)議非常靈活，所以IMS還存在許多潛在的業(yè)務(wù)。 　　1.3.3、基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合問題 　　　隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演進，融合是不可避免的主題，固定和移動的融合（FMC）更是迫切要解決的問題。ETSI給FMC下的定義是：“固定移動融合是一種能提供與接入技術(shù)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)能力。但這并不意味著一定是物理上的網(wǎng)絡(luò)融合，而只關(guān)心一個融合的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的標準規(guī)范。這些標準可以用來支持固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)以及固定移動混合的業(yè)務(wù)。固定移動融合的一個重要特征是，用戶的業(yè)務(wù)簽約和享用的業(yè)務(wù)，將從不同的接入點和終端上分離開來，以允許用戶從任何固定或移動的終端上，通過任何兼容的接入點訪問完全相同的業(yè)務(wù)，包括在漫游時也能獲得相同的業(yè)務(wù)。”ETSI在給FMC下定義的同時也對固定移動網(wǎng)絡(luò)的融合提出了相應(yīng)的要求。 　　IMS進一步發(fā)揚了軟交換結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)與控制分離、控制與承載分離的思想，比軟交換進行了更充分的網(wǎng)絡(luò)解聚，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰合理。網(wǎng)絡(luò)各個層次的不斷解聚是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的總體趨勢。網(wǎng)絡(luò)的解聚使得垂直業(yè)務(wù)模式被打破，有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡(luò)的解聚也為網(wǎng)絡(luò)在不同層次上的重新聚合創(chuàng)造了條件。這種重新聚合，就是網(wǎng)絡(luò)融合的過程。利用IMS實現(xiàn)對固定接入和移動接入的統(tǒng)一核心控制，主要是IMS具有以下特點。 　?。?）與接入無關(guān)性。雖然3GPPIMS是為移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，TISPANNGN是為固定xDSL寬帶接入設(shè)計的，但它們采用的IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)卻可以做到與接入無關(guān)，因而能確保對FMC的支持。從理論上可以實現(xiàn)不論用戶使用什么設(shè)備、在何地接入IMS網(wǎng)絡(luò)，都可以使用歸屬地的業(yè)務(wù)。 　?。?）統(tǒng)一的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制。IMS核心控制部分不實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)，所有的業(yè)務(wù)包括傳統(tǒng)概念上的補充業(yè)務(wù)都由業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺來實現(xiàn)，IMS核心控制只根據(jù)初始過濾規(guī)則進行業(yè)務(wù)觸發(fā)，這樣消除了核心控制相關(guān)功能實體和業(yè)務(wù)之間的綁定關(guān)系，無論固定接入還是移動接入都可以使用IMS中定義的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制實現(xiàn)統(tǒng)一觸發(fā)。 　?。?）統(tǒng)一的路由機制。IMS中僅保留了傳統(tǒng)移動網(wǎng)中HLR的概念，而摒棄了VLR的概念，和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)信息只保存在用戶的歸屬地，這樣不僅用戶的認證需要到歸屬地認證，所有和用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)也必須經(jīng)過用戶的歸屬地。 　?。?）統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫。HSS（歸屬業(yè)務(wù)服務(wù)器）是一個統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，既可以存儲移動IMS用戶的數(shù)據(jù)，也可以存儲固定IMS用戶的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫本身不再區(qū)分固定用戶和移動用戶。特別是業(yè)務(wù)觸發(fā)機制中使用的初始過濾規(guī)則，對IMS中所定義的數(shù)據(jù)庫來講完全是透明數(shù)據(jù)的概念，屏蔽了固定和移動用戶在業(yè)務(wù)屬性上的差異。 　?。?）充分考慮了運營商實際運營的需求，在網(wǎng)絡(luò)框架、QoS、安全、計費以及和其他網(wǎng)絡(luò)的互通方面都制定了相關(guān)規(guī)范。 　　IMS所具有這些特征可以同時為移動用戶和固定用戶所共用，這就為同時支持固定和移動接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。